• 한국전산구조공학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.439-444
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• 2009

본 논문에서는 경계요소법의 평면 접촉해석에 사용될 수 있는 효율적인 접촉면 검출 알고리즘을 제시하였다. 접촉면 검출 알고리즘을 경계요소법에 적용하기 위하여, 경계요소법이 가지는 자료구조를 분석하였다. 경계요소법의 특징 중 하나인 모퉁이 문제를 고려하여 전역검색, 지역검색, 접촉관계식 설정의 3단계로 접촉면 검출기법을 구현하였다. 전역검색은 접촉 주요소, 부요소 개념을 도입하였으며, 지역검색에 있어서는 공간분할기법인 사지트리를 이용하였다. 접촉관계식의 설정을 위하여 요소수준에서 절점의 접촉여부를 검토하고 최종계의 방정식에 구속조건을 할당하도록 하였다. 제시된 알고리즘을 이용한 프로그램의 정확성과 효율성을 입증하기 위하여 수치해석을 실시하여 결과를 비교하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.281-281
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• 2019

수리모형실험은 수로 내에서 장시간 파랑을 발생시킬 경우, 수로 내에 반사 파랑의 성분이 누적될 수 있어 상당한 계측 오차를 발생시킬 우려가 있어 수리모형실험 결과의 검증이 필요하다. 일반적으로 수리모형실험 결과의 검증을 위해서는 동일 실험을 무수히 반복하여 불확실성을 제거하거나 다양한 수리실험실에서 수리모형실험을 수행하고 결과를 분석하여 불확실성을 제거할 수 있다. 그러나 이는 엄청난 시간과 노력은 물론 막대한 실험비용이 소요되기 때문에 경제적으로 효용성이 매우 낮아 현실적으로 수행이 어렵다. 이에 비해 수치모형실험은 상대적으로 저렴한 비용으로 수행할 수 있으며, 다수의 실험을 수행하지 않아도 불확실성을 제거할 수 있어 수리모형실험의 검증에 효율적이다. 일반적으로 난류 거동을 동반하는 복잡한 구조물 주변의 흐름 해석에는 3차원 CFD 모형이 필요하다. 특히, 병렬연산이 가능한 CFD 모형을 활용하면 수리모형실험에서도 재현이 쉽지 않은 다양한 조건에 따른 복잡한 흐름을 해석할 수 있어 효용성이 점점 증가하고 있다. 그러나 복잡한 구조물이 존재하게 되면 구조물에 재현에 막대한 격자구조가 필요하여 현실적으로 적용이 쉽지 않다. 이에 대한 대안으로 복잡한 구조물을 비교적 큰 격자에서 재현할 수 있는 가상경계법을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 가상경계법은 Navier-Stokes 방정식에서 유체 내에 존재하는 고체를 모멘텀 이론으로 대체하여 고려하는 기법으로 수치모델링 수행 시 매질을 유체만으로 구성할 수 있어 안정적으로 적용할 수 있는 것으로 알려져 있다. 본 과업에서는 다양한 분야에서 널리 활용되고 있는 3차원 CFD 모형인 OpenFOAM®기반으로 파랑해석에 필요한 경계조건을 계산할 수 있는 olaFlow를 활용하여 복잡한 구조물을 지나는 파랑해석을 수행하기 위해 가상경계법을 olaFlow에 도입한 수치 알고리즘을 개발하였다. 개발한 수치알고리즘을 활용하여 복잡한 구조를 수치모델에서 재현하였으며, 수치모델에 적용된 수치 알고리즘의 안정성에 대해 고찰하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.477-486
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• 2008

탄소섬유시트 보강공법은 콘크리트구조물의 보강에 많이 사용되는 보강공법이다. 이러한 탄소섬유 보강공법에서는 콘크리트와 CFRP시트 사이의 경계면 거동이 전체 보강구조물의 거동을 지배하게 된다. 본 연구에서는 탄소섬유시트 보강공법을 적용한 콘크리트구조물의 경계면 거동에 대한 기존의 연구들을 고찰하고, 이를 바탕으로 경계면 부착거동해석에 효과적으로 사용될 수 있는 새로운 bond-slip model을 제시하고, 경계면의 부착거동을 해석할 수 있는 해석 기법을 제안하였다. 새롭게 제시된 bond-slip model은 기존의 bilinear bond-slip model을 개선한 것으로서, 전단응력이 증가하는 구간을 2개의 직선구간으로 구성하고, 전단응력이 감소하는 구간을 지수함수로 구성한 것이다. 제안된 bond-slip model은 기존의 부착전단 실험 결과 및 경계면 거동 모델들과의 비교를 통하여 검증하였다.

• 기계저널
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• 제24권4호
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• pp.275-283
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• 1984

유한요소기법은 원만한 온도변화를 갖는 이동경계문제에 대해 적용할 수 있음을 설명하였다. 상변화가 일어나는 요소에서 어느 한 시간 단계에 변화할 수 있는 온도의 범위는 상변화 온도 구간 보다 적어야 원만한 수치해를 얻을 수 있음을 소개하였다. 잠열의 효과를 엔탈피의 온도에 대한 변화율로 처리하여 열용량 행렬을 계산할 수 있음을 설명하였다. 급격한 변화를 갖는 온 도분포를 수치적으로 근사해를 구할 때 나타나는 파동형상은 연속적인 변수를 부분적으로 근사 해를 가정 하는데서 포함되는 오차에 기인한다. 따라서 이러한 급격한 변화의 변수를 취급하는 기법이 요구된다. 상변화를 수반하는 이동경계문제는 물의 결빙금속의 열처리, 용접, 고체연료의 연소 등에서 많이 접하게 되나 전문적인 프로그램이 없으므로(저자가 조사한 바에 의하면) 온 도분포를 요구하는 문제에서는 이의 선결이 요망되고 있다. 특히 구조해석문제에서 시간에 따라 온도조건이 변화는 경우가 많아 온도분포에 대해 따로 계산하고 그 후 구조해석을 하는 방법이 있으나, 이는 상변화와 같은 물성의 큰 변화가 없는 경우에만 가능하다. 따라서 상변화가 있는 문제에서 열탄성(thermo-elasticity)이나 열탄소성(thermoelasto-plasticity)해석을 하기 위해서는 이동경계와 구조해석을 동시에 하여야 한다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제4권3호
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• pp.103-109
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• 2004

본 논문은 조합하중을 받는 공간구조물의 안정경계를 파악하는 것이다. 구조물에 작용하는 독립된 여러 가지 하중벡터는 기본이 되는 하중 모드와 하중매개 변수를 이용하여 나타내고, 독립된 하중 매개변수에는 비례관계를 설정함으로서 하나의 하중변수에 의해 하중을 부여한다. 구조물의 좌굴하중 즉 임계점은 평형조건이 불안정이 되는 극한점과 분기점으로 분류되고, 가장 낮은 하중이 좌굴하중으로 정의된다. 본 논문에서는 기하학적 비선형 문제를 해석하기 위한 수치해석법으로는 호장법과 뉴턴-랩슨법을 이용하였으며, 본 해석을 통하여 안정경계를 파악함은 물론 좌굴모드 및 좌굴하중을 명확히 규명하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.454-457
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• 2011

본 논문에서는 국내에서 아직 기준이 마련되지 않은 제진설계에 대한 접근을 소개하였다. ASCE 7-05 기준에 근거하여 국내 5층 규모의 철근콘크리트 신축 건물에 제진 설계를 수행하였다. 우리나라의 현행 기준을 만족하면서 효과적인 제진 시스템 설계를 위한 방법을 소개한다. ASCE 7-05 기준에서는 제진 구조물 해석 시 부재력이 공칭강도의 1.5배를 초과하지 않은 경우 경계비선형 해석을 허용하고 있다. 이 때의 제진 설계 프로세스는 기존의 중력하중 및 등가정적하중의 75%에 의한 단면을 가정하여 부재설계를 실시하고, 선형 시간이력 해석을 통해 제진장치 및 가새를 설계한다. 이후 우리나라 실정에 맞도록 보정된 인공 지진파를 입력하여 경계비선형 해석을 실시하고, 밑면 전단력 및 층간변위 등의 만족여부를 검토한다. 이 때 목표성능을 완전탄성설계 또는 유사탄성설계로 정하여 목표성능을 만족하는지도 검토하여야 한다. 본 논문에 적용한 신축 건물은 유사탄성 설계를 위해 경계비선형 해석을 실시하였고, 가장 효과적인 제진 설계를 위해 댐퍼의 종류, 설치방법, 개수, 변위 증폭비 등을 변수로 한 case study를 진행하였다. 해석 결과 목표성능을 만족하는 범위 내에서 가장 효과적인 제진 설계는 점성댐퍼, 이층 토글형태, 증폭비 2.0, 총 8개의 댐퍼를 설치하는 것으로 나타났다.

• 한국공간구조학회:학술대회논문집
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• 한국공간구조학회 2008년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.80-85
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• 2008

본 논문에서는 쉘형 스페이스 프레임 구조물의 구조 불안정 특성을 조사한다. 대공간 구조물은 대경간을 가볍게 만들기 위해 두께비를 얇게 만들어야 하므로, 구조설계시 구조불안정 검토가 중요하다. 쉘형 구조물의 구조불안정은 다양한 조건에 따라 민감하게 반응하며, 이는 대변형을 수반하는 비선형 문제에 귀착하게 된다. 따라서 본 연구에서는 기하학적 비선형을 고려한 수치해석 기법을 통하여 쉘형 스페이스 프레임 구조물의 하중 및 경계조건에 따른 불안정 거동을 비교하고, 불안정 현상에 미치는 영향을 파악하여 기초적인 붕괴 메커니즘을 규명한다.

• 전산구조공학
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• 제8권2호
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• pp.141-145
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• 1995

이 논문은, 선형점탄성체가 과도온도상태에 있을때의 거동을 시간영역 경계요소법에 의해 해석하고 있다. 점탄성체에 대해서 '열유동단순'거동을 가정하였다. 경계요소 공식화과정을 설명한 후, 예제문제에 대한 수치해석 결과를 보여주었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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• pp.870-873
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• 2007

하천의 수공 구조물은 홍수 시 작용하는 유수력에 대한 안정성을 확보해야 한다. 본 연구에서는 최근 개발된 친환경 식생호안블록인 중공블록을 하상에 설치할 경우 흐름에 미치는 영향을 연구하였다. 중공블록을 설치한 개수로에 대한 수리모형 실험을 실시하여 흐름저항과 경계층 특성에 대한 중공블록의 영향을 평가하였다. 흐름저항 특성 인자인 Manning의 조도계수와 Darcy-Weisbach의 마찰손실계수는 일정한 유량과 하상경사의 경우 수심에 큰 영향을 받고 이들은 서로 비례관계에 있음을 확인하였다. 그러나 마찰손실계수가 증가하더라도 어느 한계점 이상이 되면 조도계수는 일정한 값으로 수렴한다. 개수로의 경계층의 높이는 하천의 흐름특성과 구조특성을 반영하는 것으로 수심, 유속, 에너지경사, 경계면의 상대조도, Reynolds수, Froude수 등의 함수로 나타낼 수 있다. 중공블록이 설치된 개수로의 조도계수는 일반하천의 경우와 비교하여 큰 값을 나타내고 있어 중공블록이 흐름저항을 크게 증가시키는 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권1호
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• pp.7-11
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• 2002

본 연구에서는 다단계방법(multi-step method)을 사용하여, 지진시 지반과 지하구조물 경계가 가장 미끄러지기 쉬운 상태일 수 있는 지반 공진시에 대하여 지하구조물 축방향 동지반강성계수와 미끄러지기 쉬운 조건들을 구하였다. 상재하중에 의한 지반과 지하구조물 경계에서의 전단저항력과 지진시 발생되는 미끄러짐 부분의 전단력을 비교함으로써 미끄러짐 조건을 결정하였다. 그리고 매개변수 해석을 통하여 지하구조물의 크기와 위치, 지반조건, 표층지반의 형상 및 경계마찰계수에 대하여 미끄러지기 쉬운 조건을 구하였다.